本文關鍵詞：基于ControlBase的小型煤油活塞發(fā)動機控制策略研究

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【摘要】：往復式活塞發(fā)動機作為一種典型的動力裝置在無人機等特種機械領域具有重要的用途。煤油相比汽油,理化特性基本接近,但卻具有安全性高、不易發(fā)生爆炸、易于運輸和能量密度高等特性。因此以煤油為燃料的活塞發(fā)動機,將會成為未來通用航空以及陸用特種車輛動力裝置發(fā)展的趨勢。近年來針對煤油活塞發(fā)動機的相關技術已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點。但是由于煤油存在著燃油霧化特性差、混合氣形成困難以及不易點燃等問題。近年來國外已經(jīng)提出相關解決方案,取得了一些實質(zhì)性的進展。國外已經(jīng)有代表性的煤油活塞發(fā)動機產(chǎn)品問世,但由于種種原因,尚未真正大規(guī)模投入使用。國內(nèi)在煤油活塞發(fā)動機方面的研究起步較晚,技術不完善,尚未有成熟產(chǎn)品問世。首先,本文通過對國內(nèi)外煤油活塞發(fā)動機及發(fā)展現(xiàn)狀的分析,確定了以煤油活塞發(fā)動機電子控制單元控制策略為研究對象。同時對電子控制單元的開發(fā)方法進行比較和分析,確定了完全基于模型設計的開發(fā)方法,采用快速控制原型ControlBase,研究煤油活塞發(fā)動機電子控制單元以及全工況控制策略。其次,通過對煤油活塞發(fā)動機總體分析和部分結(jié)構(gòu)改造,結(jié)合臺架試驗條件需求,建立適合煤油活塞發(fā)動機的研究平臺。然后,基于煤油燃料的理化特性和煤油活塞發(fā)動機各工況性能需求,提出了基于進氣質(zhì)量預測的噴油控制方式,設計了煤油活塞發(fā)動機各工況控制策略。另外,通過GT-power建立了該煤油活塞發(fā)動機的一維數(shù)值模型,仿真驗證該數(shù)值模型的后,通過數(shù)值模型預測了該煤油活塞發(fā)動機的進氣質(zhì)量和性能。然后,根據(jù)設計的煤油活塞發(fā)動機各工況控制策略,結(jié)合ControlBase提供的底層化可調(diào)用模塊,利用Simulink建立了該煤油活塞發(fā)動機控制策略模型,并對模型的控制邏輯進行了驗證。最后,通過煤油活塞發(fā)動機研究平臺對控制策略模型進行參數(shù)和基本MAP的標定,并且通過該研究平臺對標定后的煤油活塞發(fā)動機進行了臺架試驗及性能測試,通過和仿真預測的性能數(shù)據(jù)的比較。采用完全基于模型的開發(fā)方法,控制策略模型可以快速的進行軟硬件迭代,基于進氣質(zhì)量預測所設計的控制策略可以使煤油活塞發(fā)動機可靠運行。結(jié)論表明,發(fā)動機怠速工況轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)定,常規(guī)工況空燃比控制良好。選取的工況點下有效燃油消耗率相比仿真預測數(shù)據(jù)偏高;缸內(nèi)平均有效缸壓相比仿真預測數(shù)據(jù)偏低;試驗采集的缸壓曲線缸內(nèi)壓力輸出平穩(wěn),相比仿真預測的缸壓曲線,變化趨勢基本吻合,但最大爆發(fā)壓力略低。由于試驗測試數(shù)據(jù)和仿真預測數(shù)據(jù)存在的誤差較小,且在合理的范圍內(nèi),從而驗證基于快速控制原型ControlBase所設計的煤油活塞發(fā)動機控制策略的有效性。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V234

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本文編號：1235919